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2022年9月2日

黃伯農

南韓DRAM產業的反圍堵R&D策略

究竟南韓半導體產業在過去憑藉什麼「研究及發展」(R&D)策略去應對美日圍堵?本文以南韓正領先世界的「動態隨機存取記憶體」(Dynamic Random Access Memory,DRAM)晶片技術為個案,分析南韓的反圍堵R&D策略。

國研機構統籌 聯合產學研

1986年,在南韓半導體領軍企業組成的半導體聯合研究組建議下,政府設立了「超大規模集成電路技術共同研發計劃」,重點開展4M DRAM技術攻關。這是南韓首次採用產業、大學和國營研究所(產學研)聯合機制設立的重大R&D計劃。此後,政府陸續將16M、64M、256M DRAM的R&D納入國家體系中,主要涉及6個策略。

首先是聯合產學研的項目組織模式。DRAM R&D經費投入採用政府和企業共同出資方式;開初以政府投入為主,後逐步轉向企業投入為主。團隊由南韓電子通訊研究院(Electronics and Telecommunications Research Institute)為首的國立科研機構、南韓半導體領域3家龍頭企業(三星、SK海力士和樂喜金星〔LG〕)帶頭組建聯合研究組以及多家大學共同組成。

其中,南韓電子通訊研究院負責項目管理統籌,包括預算分配、評價、人事權等,並最終上報科技部。國立科研機構與大學重點開展基礎研究,企業作為需求與應用主體提交具體技術需求到研發團隊,並在技術路線與方案設計發揮主導作用。鑑於參加企業「既合作又競爭」關係,在以營利為目標的前提下,合作存在一定難度,總統府遂下令要求參加企業服從國研機構的總體管理。

基礎知識共享 核心技術競爭

之所以由身為國研機構的電子通訊研究院進行統籌管理,一是國研機構受政府直接管理,與政府溝通較暢順;二是對於存在競爭關係的企業而言,由非競爭方進行協調較為合適;三是國研機構更能以宏觀戰略推進項目實施與技術攻關。這種從國家層面進行資源調配與技術創新的方式,為南韓超越先進國家提供了可能。

第二是技術攻關。DRAM技術攻關採用基礎技術共同開發,關鍵核心技術多條技術路線同時R&D的競爭模式。

換言之,在一定範圍內實現基礎技術與知識共享,對生產與工藝技術等關鍵核心技術,則由參與機構獨立開發而引入競爭。

例如,當時國際主流DRAM制式路線有2種:溝槽式(trench)和堆疊式(stack)。東芝、西門子和IBM等採用溝槽式;三菱、NEC和日立採用堆疊式。面對這種情況,南韓企業各自選擇路線進行技術攻克:三星採用堆疊式並率先成功;LG則採用混合式,第二個完成;現代(Hyundai)先用溝槽式,之後轉用堆疊式。

企業內部也引入競爭。例如,三星在DRAM開發過程中將團隊分為國內組和海外(引進人才)組,共同就一個技術進行研究。攻關256K DRAM時,國內組先於海外組5個月完成研發。三星採用了國內組技術路線進行生產,但海外組研發的產品於性能、成本等方面更優勝,三星即改用海外組技術路線。在1M DRAM的R&D過程中,國內組率先完成,且性能勝過海外組。

這種多條技術路線共同開展的競爭模式,加快了關鍵核心技術的攻關速度,使得幾乎所有DRAM技術的攻克都早過預定時間成功。

雙軌跳躍研發 緊盯國際動向

第三是跳躍式研發。南韓DRAM技術按照「4M-16M-64M-256M-1G」的軌道發展,R&D目標明確。面對此類技術的研發,三星摒棄傳統逐步研發模式,設置兩支隊伍,分別按照「1-3-5、2-4-6」節點跳躍式研發,即完成4M攻關的團隊,跳過16M直接進入64M,完成16M的團隊直接進行256M。這對南韓DRAM技術發展起了極大作用,大幅縮短從跟跑到領跑時間。

第四是情報監測。情報全程監測和分析,是DRAM研究團隊攻關核心關鍵技術管理的重要一環。項目全程都在進行技術動向調查,對技術水平和路線、研究團隊、各國技術優劣勢、未來應用等進行實時監測。立項前,國際技術動向調查(包括文獻回顧)是申請必須,需闡述發展現況和立項必要性。項目實施過程中,也實時監測國際技術最新發展,當外部環境與技術發生重大變化時,採用動態目標策略及時調整方向,以免重複研究或走上錯誤路線。結題時,同樣針對國際技術動向,對成果進行鑑定,定標其在世界技術水平所處位置。

第五是人才引進。創新是引領科技發展的主要動力,人才是創新的第一資源,在核心技術領域,人才的重要性更為突出。面對美日等先進國對南韓的封鎖圍堵,南韓DRAM領域將目光轉向外籍韓裔高端人才和留學生,以發展前景與愛國情懷吸引海外人才回流。回流人才不僅為DRAM跨越式發展奠定基礎,對國內人員技術水平提升、人才培養也起正面作用。

上世紀八十年代後,在政府推動下,曾留學歐美的韓裔學子陸續回流,三星、SK海力士等藉此引進大量技術人才。1999年,教育部為建設研究型高校、培養研究人才發起「BK21」計劃,對580所大學和研究所進行專項支持。南韓大學由此發起半導體熱,為國內半導體企業輸送大批人才。

逆周期投資 搶奪市佔率

最後是逆周期投資。半導體屬周期性產業,存興衰期。在行業不景氣時,多地企業為減少損失縮減產能,南韓企業則大膽進行逆周期投資,是南韓能攻克技術瓶頸和圍堵的原因。上世紀八十年代起,三星多次發起「反周期定律」價格戰,進行逆周期投資,迫使DRAM領域多數競爭企業走向負債破產,大幅提高市場佔有率,奠定霸主地位。

1984到1986年是全球半導體產業低潮期。內存卡價格從每張4美元暴跌至30美分。當時三星的生產成本是每張1.3美元,每賣一張便虧1美元。此時英特爾不堪重負退出DRAM行業,NEC等日企大幅減產,三星卻選擇逆周期投資,擴大產能,開發更大容量DRAM。1986年底,三星半導體業務虧損3億美元,股權資本虧空。幸《美日半導體協議》的簽訂拉升DRAM內存價格,三星開始盈利。這時三星尚不如美日,但憑逆周期投資的對沖行為挺過低潮,擴大市場份額。

1996至1999年,三星再和對手打價格戰,此時在DRAM技術上已超過美日。價格戰背後有強大技術支撐,目的是爭奪市場份額。日立、NEC、三菱內存部門不堪重負,被母公司剝離;東芝則宣布自2002年7月起不再生產通用DRAM,使日本DRAM生產商只剩Elpida一家。三星抓住機會,主動發起價格戰,成功清除大部分對手,再擴大市場佔有額。

2008年金融風暴爆發後,DRAM價格暴跌,全行業陷入危機。三星再進行逆周期投資,將上一年全部利潤用於擴大產能。無力支撐的德國Qimonda和日本Elpida等就被擠出了市場,三星和SK海力士便獨佔了全球DRAM市場的75%份額。

總括而言,今天南韓的DRAM霸主地位得來不易,首爾必定反圍堵予以維持。

英國巴斯大學政治、語言及國際研究學系副教授

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